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煤礦機電設備變頻器選擇分析論文
煤礦企業(yè)要想解決機電設備高效運行過(guò)程中的節能問(wèn)題，必須應用變頻器這一控制調整設備。本文通過(guò)探討煤礦機電設備變頻器的選擇，致力于尋找既可滿(mǎn)足機電設備運行需求、又可有效控制投入成本的策略。
1煤礦機電設備的工作特點(diǎn)
(1)結構容量大、運行電壓高，例如采煤機、提升機、通風(fēng)機等，都屬于重型的大功率設備。(2)設備運行環(huán)境差。在煤礦井下工作過(guò)程中，大部分機電設備長(cháng)期處于高溫、潮濕、陰暗、狹小的環(huán)境，對設備使用壽命產(chǎn)生負面影響。(3)維修保養不便。受制于工作環(huán)境的惡劣以及施工活動(dòng)的持續性，相關(guān)人員無(wú)法實(shí)現對機電設備的日常維護和監督管理。此時(shí)，一旦設備發(fā)生故障損壞，就必須要上井進(jìn)行長(cháng)周期的全面維修。(4)設備需求較為特殊。受制于工作環(huán)境的特殊性，煤礦機電設備的運行狀態(tài)往往受到瓦斯等級、煤層特點(diǎn)、潮濕環(huán)境、電流等多方面的影響，對其配套設備的質(zhì)量安全提出了更高的要求。(5)設備種類(lèi)多。由于煤礦井下工作具有很強的綜合性和長(cháng)期性，涉及的設備在功能上具有很強的全面性，例如支護設備、采掘設備、電氣設備、通信設備、安保設備、通風(fēng)設備、排水設備等［1］。
2煤礦機電設備中變頻器的選擇策略
2．1從控制方式選擇�，F階段，煤礦機電設備調速控制系統主要有兩種，一種為閉環(huán)控制系統、一種為開(kāi)環(huán)控制系統。閉環(huán)控制系統由含有PID控制模塊的變頻器和可實(shí)現優(yōu)速矢量控制的傳感器兩個(gè)結構部分構成，主要參與煤礦設備壓力負荷、工作速率、運行溫度等方面的控制調整;開(kāi)環(huán)控制系統由含有基礎控制能力的高壓變頻器和可實(shí)現無(wú)速矢量控制的傳感器兩個(gè)結構部分構成，主要參與煤礦設備運行時(shí)間、標準溫度點(diǎn)等無(wú)反饋參數的控制響應。閉環(huán)控制系統與開(kāi)環(huán)控制系統相比，前者具有對設備參數的反饋能力，且會(huì )根據設備的參數情況對設備運行狀態(tài)做出一定量的調整，進(jìn)而使其逐漸達成期望值與輸出值的統一;后者則相反，只能對煤礦機電設備進(jìn)行無(wú)反饋、單向性的控制反映，但其受外部環(huán)境的干擾影響也相對較少，不會(huì )造成設備運行狀態(tài)的變化。據此，在實(shí)際的選擇過(guò)程中，應明確煤礦機電設備的具體控制需求，若需要動(dòng)態(tài)性、高精度的控制調整，首選基于閉環(huán)控制系統的變頻器;若需要對設備執行人為干預或單純監控，則首選基于開(kāi)環(huán)控制系統的變頻器。2．2從運行功率選擇。(1)若煤礦機電設備對象具有啟閉頻繁、工作持續性強、運行負荷量大等特點(diǎn)，為了保證設備功能作用的安全性和穩定性，應盡量選擇大功率的變頻器設備，以免設備在啟閉的過(guò)程中產(chǎn)生較大的電流電壓波動(dòng)，造成變頻器設備的損壞。(2)若煤礦機電設備的實(shí)際運行功率逐漸增大，且超過(guò)了變頻器承受的閾值范圍，應立即對變頻器進(jìn)行程序重設和功能調節，或選擇應用更大功率的變頻器設備，以達到變頻器運行能力與設備電動(dòng)機運行需求的吻合，進(jìn)而降低電能的消耗量級。(3)如果變頻器的功率分級標準與煤礦機電設備的功率分級標準存在較大出入，應進(jìn)一步對變頻器的實(shí)際功率值進(jìn)行檢測，并將變頻器與機電設備的運行功率統一為瓦特，以此保證變頻器與機電設備的功率接近，變頻器功率略大于機電功率。(4)煤礦機電設備電動(dòng)機在運行過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的無(wú)用功率，為了達到節能效果，應盡量選擇變頻調整比率較小的設備。同時(shí)，還應重視機電設備電動(dòng)機在超負荷運行時(shí)可能達到的瞬間電流峰值，進(jìn)而保證變頻器具有較高水平的彈性荷載能力［2］。2．3從負載類(lèi)型選擇。不同高壓變頻器的轉矩、荷載能力、負載速度各不相同，因此，必須進(jìn)行細致化的分析選擇。目前，常見(jiàn)的變頻器設備根據機械特性差異分為風(fēng)機轉矩負載變頻器、水泵變頻器、恒轉矩負載變頻器和恒功率負載變頻器四種。通常，風(fēng)機類(lèi)變頻器和水泵類(lèi)變頻器的負載能力較低，其轉矩運行速度與實(shí)際負載量呈負相關(guān)，但相對價(jià)格較低。所以，若煤礦機電設備對變頻器過(guò)載能力沒(méi)有較高要求，可將這兩種變頻器作為降低投入成本的主要選擇。恒轉矩變頻器轉矩穩定性較高，但缺乏動(dòng)態(tài)性能和精調整能力，故可應用于攪拌機、傳送帶、提升機等運作持續性、功率波動(dòng)較小的機電設備。恒功率變頻器具有保持設備狀態(tài)持續穩定的特點(diǎn)，即可在一定轉速范圍內實(shí)現功率的恒定，這就需要高精度的控制調整能力支持。同時(shí)，由于轉速隨負載量變化而變化，所以恒功率變頻器還具有動(dòng)態(tài)性能強、轉速輸出頻率高的特點(diǎn)，可滿(mǎn)足大功率、重型設備的工作需求。但恒功率變頻器價(jià)格高昂，所以選擇時(shí)應充分考慮性?xún)r(jià)比。
3總結
通過(guò)分析煤礦機電設備運行的環(huán)境條件、負荷狀態(tài)等因素，了解不同機電設備的運行需求，進(jìn)而做出科學(xué)合理的變頻器選擇策略，能有效提升煤礦機電設備的整體性能，降低成本、資源的消耗，實(shí)現煤礦企業(yè)的可持續發(fā)展。
參考文獻:
�。�1］李耀，等．變頻器在煤礦礦區機電設備中的應用策略分析［J］．黑龍江科技信息，2016，(26):90．
�。�2］楊生榮．變頻器在煤礦機電設備中的應用與選擇［J］．內蒙古煤炭經(jīng)濟，2014，(9):3，5．
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